WO2014068052A1 - Cooling device for gases occurring in installation equipment - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a cooling device for during and after a switching operation in electrical installation equipment, preferably occurring in low-voltage circuit breakers hot gases.
- blowout which leads to an increase in pressure and consequently to a flow of the heated gases through exhaust openings - hereinafter called blowout.
- heated and conductive gases also contain in finely divided form solid particles and depending on the composition and gas temperature even after leaving the
- Chamber walls added.
- For cooling and distribution of the switching arc quenching plates are usually used in circuit breakers that cause the rapid extinguishment of the arc.
- This arc cooling in the switching chamber takes place at a high temperature level and takes place essentially by radiation transport.
- the hot blown gases are electrically conductive and can outside the
- Installation device Ignite arcs between live parts and cause damage unless sufficient safety distance to adjacent, conductive and possibly live parts is maintained.
- DE 1640265 AI shows a cascade of cooling devices in which plates are angled at the outlet of a precooler, making a return path of arcs is difficult. Furthermore, DE 35 41 514 A1 shows an arc extinguishing chamber with an attachment for further cooling of the escaping gases.
- the object of the invention is to provide a device to installation devices, which serves the cooling of blown switching gases, and in which there is only a minimal pressure build-up in the switching chamber.
- the solution of the problem can be found in the features of the main claim.
- Advantageous embodiments are formulated in subclaims.
- An essential aspect of the invention is that with as low as possible
- the passage openings in the window are formed planar and arranged parallel to each other.
- the passage openings form the flow path and direction of the switching gases.
- the switching behavior is little influenced.
- the blow-out is performed between parallel flat cooling plates, for example made of materials (metal) with a very small distance (slot).
- the cooling plate spacing is significantly smaller than typical arc splitter spacing. The short distance ensures a good convective heat transfer from the gas into the surface of the cooling device. Due to the high thermal conductivity, the heat is dissipated quickly from the surface. Melting of the material is avoided. The heat is cached in the plates themselves, which is achieved by a corresponding heat capacity of the plates. Due to the arranged parallel to the flow and planar plates does not occur
- Metallic cooling plates of the cooling device may (need not) be conductively connected together.
- the cooling device should be in the flow path behind one
- Arc extinguishing device may be arranged.
- the cooling device should be at the end of the
- Switching chamber may be arranged such that an over the arc extinguishing device also exiting arc does not reach the cooling device. Such an arc must not find any contact, foot point on the cooling device.
- the cooling plates are made relatively thin and not suitable for an arc extinguishing device.
- Narrow slots between the cooling plates ensure good heat transfer between gas and cooling plates.
- slots in the order of 0.1 to 0.5 mm wide.
- the dimensioning of the window, that is number of slots and width and width of the slots is based on the Ausblas of the specific device. The given one
- Total cross section is determined by the number of slots, by the slot width and the
- the dimensioning of the cooling device is essentially determined by the switching behavior of the installation device, with the parameters switching capacity and rated current. Preferred embodiments are briefly enumerated below
- the openings are formed by flat cooling plates;
- Cold plates form a compact stack as a self-supporting structure.
- Openings should not be present; possibly close by appropriate sealing.
- All cooling plates have the same thickness, preferably a thickness of 500 to 1000 ⁇ may be provided, the thickness of large
- the passages have a width of 100 to 500 ⁇ across the flow direction.
- the cooling device can be detachably mounted on the housing of an installation device or installed in the installation device.
- cooling plate thickness and the material of the cooling plates are chosen so that the heat of the outgassing is absorbed without melting.
- the cooling plates may preferably be formed as a compact stack, which means that the cooling plates are mechanically connected to each other.
- the stack can be inserted into the window formed in the switching current path or into a frame formed there. The entire switching gas flow is to penetrate the stack. The stack is sealed against side openings.
- the metallic plates of the cooling device can be electrically conductively connected.
- an obstacle in the exhaust duct creates an increase in pressure, which is on the Reverse switching behavior of the installation device. In particular, ask
- Installation devices are each designed so that the switching chamber against current, and dependent on the maximum switching capacity
- deflections are avoided in the gas guide, so that an increase in pressure is reduced to a minimum.
- This also allows the cooling device optionally (according to customer requirements) outside the device (the switching chamber) before the
- the inventive arrangement can in principle in all electromechanical
- circuit breakers circuit breakers and
- the cooling device can optionally be mounted on the installation device (for example as an accessory).
- the cooling device can also be introduced in a frame, which can then be attached to an installation device.
- a safety distance to other conductive parts located near the installation device can be reduced because the escaping switching gases are deionized and cooled so far that they are no longer conductive.
- FIG. 1 cooling device in the switching gas flow of a switching device
- FIG. 2 cooling device in detail (sectional view)
- FIG. 1 shows by way of example a cooling device 10 which is installed in the terminal cover (or in the blow-out channel) of an installation device shown as a circuit breaker.
- an installation device shown as a circuit breaker.
- a window 13 with narrow passage openings 17, 18 of a material of high thermal conductivity and high heat capacity is arranged in the flow path 20, or in the outlet opening of the hot switching gases.
- the cooling device is flowed through by the switching gas flow 20 from the switching chamber 11. Burning arcs should not be able to reach the cooling device.
- the attachment in the installation device may be such that the
- Cooling device forms an integral part of the device, or the cooling device may be detachably attachable to the housing of the installation device.
- Fixing means not shown, but may for example consist of screw connections.
- FIG. 2 is a sectional view with the cooling device 10 cut perpendicularly in the middle (with reference numeral 12 as the cutting plane). Between the passage openings 17 are arranged transversely to the flow direction 20 cooling plates 15 and form the
- Cooling plate stack The location of the cooling plates 15 may be horizontal (as shown in FIG.) Or vertical. In the illustrated embodiment of FIG. 2 there are twenty-three cooling plates which, together with the frame 14, form the heat capacity of the cooling device in terms of mass, volume and material. Twenty-two slots 17 are formed between the cooling plates.
- All cooling plates 15 have the same thickness 16.
- the thickness 16 should have a size between 500 to 1000 ⁇ .
- the thickness can be selected in a narrower range of 700 to 900 ⁇ .
- All passage openings which are formed as flat, planar-shaped slots 17, have the same extent with respect to width 18 and width 19.
- the slot width 18 transverse to the flow direction 20 and transversely to the orientation of the cooling plates can each according to Expected gas mass flow graded amount: 100 to 500 ⁇ , or 250 to 400 ⁇ , or even narrower 200 to 300 ⁇ .
- the total cross section of the passage openings is in
Landscapes
- Circuit Breakers (AREA)
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
Abstract
The invention relates to a cooling device 10 for hot gases occurring during and after a switching process in electrical installation equipment, preferably in low-voltage circuit breakers. According to the invention, a window 13 with narrow passage openings 17, 18 is arranged in the flow path 20 of the hot switching gases, and the window 13 is made from a material with high thermal conductivity and high heat capacity. The passage openings 17, 18 in the window are planar in shape and are arranged parallel to the flow direction 20 of the switching gases such that no deflection of the switching gases takes place.
Description
KÜHLVORRICHTUNG FÜR IN INSTALLATIONSGERÄTEN AUFTRETENDE COOLING DEVICE FOR INSTALLATION DEVICES
GASE GASES
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für während und nach einem Schaltvorgang in elektrischen Installationsgeräten, vorzugsweise in Niederspannungs-Leistungsschaltern auftretende heiße Gase. The invention relates to a cooling device for during and after a switching operation in electrical installation equipment, preferably occurring in low-voltage circuit breakers hot gases.
Beim Abschalten von elektrischen Strömen in elektromechanischen Schaltgeräten entsteht beim Öffnen der Kontakte ein Schaltlichtbogen. Der Lichtbogen heizt die Luft in der When switching off electrical currents in electromechanical switchgear creates a switching arc when opening the contacts. The arc heats the air in the
Schaltkammer auf, was zu einer Druckerhöhung und folglich zu einer Ausströmung der aufgeheizten Gase durch Ausblasöffnungen führt - im Weiteren Ausblasung genannt. Diese aufgeheizten und leitfähigen Gase enthalten außerdem in fein verteilter Form Feststoffpartikel und sind je nach Zusammensetzung und Gastemperatur auch nach Verlassen des Switching chamber on, which leads to an increase in pressure and consequently to a flow of the heated gases through exhaust openings - hereinafter called blowout. These heated and conductive gases also contain in finely divided form solid particles and depending on the composition and gas temperature even after leaving the
Installationsgeräts unterschiedlich leitfähig. Bei der Auslegung von Schaltkammern Installation device differently conductive. In the design of switching chambers
(Gehäusefestigkeit) müssen die Prozesse bei der Ausblasung (Temperatur, Kammerdruck) berücksichtigt werden. (Housing strength), the processes at the blow-out (temperature, chamber pressure) must be considered.
Ein großer Teil der Lichtbogenenergie wird bereits in der Schaltkammer durch die Much of the arc energy is already in the switching chamber through the
Kammerwände aufgenommen. Zur Kühlung und Aufteilung des Schaltlichtbogens werden in der Regel in Leistungsschaltern Löschbleche eingesetzt, die das schnelle Erlöschen des Lichtbogens bewirken. Diese Lichtbogenkühlung in der Schaltkammer findet auf einem hohen Temperaturniveau statt und erfolgt im Wesentlichen durch Strahlungstransport. Chamber walls added. For cooling and distribution of the switching arc quenching plates are usually used in circuit breakers that cause the rapid extinguishment of the arc. This arc cooling in the switching chamber takes place at a high temperature level and takes place essentially by radiation transport.
Die heißen ausgeblasenen Gase sind elektrisch leitfähig und können außerhalb des The hot blown gases are electrically conductive and can outside the
Installationsgeräts Lichtbögen zwischen spannungsführenden Teilen zünden und Schäden verursachen, sofern nicht ausreichend Sicherheitsabstand zu benachbarten, leitfähigen und eventuell spannungsführenden Teilen eingehalten wird. Installation device Ignite arcs between live parts and cause damage unless sufficient safety distance to adjacent, conductive and possibly live parts is maintained.
Es ist eine Kühlvorrichtung in Niederspannungsleistungsschaltern bekannt, bei der ein engmaschiges metallisches Netz oder Gitter eingesetzt wird (EP 0817223 Bl).
Auch andere Erfindungen setzen sich mit der Kühlung der Ausblasung auseinander; It is a cooling device in low-voltage circuit breakers known in which a close-meshed metallic mesh or grid is used (EP 0817223 Bl). Other inventions deal with the cooling of the blow-out;
beispielsweise in US 7488915 B2 oder in DE 102010034264 B3. Bei diesen Lösungen wird jedoch die Strömung mehrfach umgelenkt. Nachteile dieser Anordnungen sind, dass ein Druckaufbau durch die Strömungsumlenkung entlang der Kühlvorrichtung entsteht, welcher nachteilig auf das Schalt verhalten zurückwirkt. Will man diese Rückwirkung vermeiden, muss eine Querschnittsvergrößerung vorgenommen werden. Durch die komplexe for example in US 7488915 B2 or in DE 102010034264 B3. In these solutions, however, the flow is deflected several times. Disadvantages of these arrangements are that a pressure build-up is created by the flow deflection along the cooling device, which adversely affects the switching behavior. If you want to avoid this reaction, a cross-sectional enlargement must be made. Through the complex
Strömungsführung (u.a. viele Umlenkungen) und den filigranen Aufbau kann es bei den engmaschigen Kühlgeflechten (EP 0817223 AI) zu Verstopfungen der Strömungskanäle durch Partikel in der Ausblasung und zu Schädigungen des Geflechts kommen. Flow guidance (inter alia, many deflections) and the filigree structure can occur in the close-meshed cooling braids (EP 0817223 AI) to blockages of the flow channels by particles in the blowout and damage to the braid.
Die DE 1640265 AI zeigt eine Kaskade von Kühlvorrichtungen, bei denen Platten am Abgang eines Vorkühlers abgewinkelt sind, wodurch ein Rückweg von Lichtbögen erschwert werden soll. Ferner zeigt die DE 35 41 514 A1 eine Lichtbogenlöschkammer mit einem Aufsatz zur weiteren Abkühlung der austretenden Gase. DE 1640265 AI shows a cascade of cooling devices in which plates are angled at the outlet of a precooler, making a return path of arcs is difficult. Furthermore, DE 35 41 514 A1 shows an arc extinguishing chamber with an attachment for further cooling of the escaping gases.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung an Installationsgeräten anzugeben, die der Kühlung von ausgeblasenen Schaltgasen dient, und bei der nur ein minimaler Druckaufbau in der Schaltkammer stattfindet. Die Lösung der Aufgabe findet sich in den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen formuliert. The object of the invention is to provide a device to installation devices, which serves the cooling of blown switching gases, and in which there is only a minimal pressure build-up in the switching chamber. The solution of the problem can be found in the features of the main claim. Advantageous embodiments are formulated in subclaims.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass mit möglichst geringer An essential aspect of the invention is that with as low as possible
Beeinflussung die Schaltgase im Gasströmungsweg ein Fenster mit engen Influence the switching gases in the gas flow path a window with narrow
Durchtrittsöffnungen durchströmen, und das Fenster aus einem Material hoher Pass through openings, and the window of a material higher
Wärmeleitfähigkeit und hoher, durch Volumen und Masse bestimmte Wärmekapazität vorhanden ist. Die Durchtrittsöffnungen im Fenster sind ebenflächig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Die Durchtrittsöffnungen bilden Strömungsweg und -richtung der Schaltgase. Mit der Kühlvorrichtung wird die Temperatur der Schaltgase soweit abgesenkt, dass diese ihre elektrische Leitfähigkeit und damit einen wesentlichen Teil ihrer Thermal conductivity and high, by volume and mass specific heat capacity is present. The passage openings in the window are formed planar and arranged parallel to each other. The passage openings form the flow path and direction of the switching gases. With the cooling device, the temperature of the switching gases is lowered so far that this their electrical conductivity and thus a substantial part of their
Schädigungswirkung verlieren. Das Schaltverhalten wird wenig beeinflusst. Durch die Kühlvorrichtung wird weder die Strömung noch der Druckaufbau in der Schaltkammer wesentlich beeinflusst.
Die Ausblasung wird zwischen parallelen ebenen Kühlplatten beispielsweise aus Materialien (Metall) mit sehr geringem Abstand (Schlitz) geführt. Der Kühlplattenabstand ist deutlich kleiner als typische Lichtbogen-Löschblechabstände. Der geringe Abstand sorgt für einen guten konvektiven Wärmeübergang aus dem Gas in die Oberfläche der Kühlvorrichtung. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit wird die Wärme schnell von der Oberfläche abgeführt. Ein Aufschmelzen des Materials wird vermieden. Die Wärme wird dabei in den Platten selbst zwischengespeichert, was durch eine entsprechende Wärmekapazität der Platten erreicht wird. Durch die parallel zur Strömung angeordneten und ebenflächigen Platten tritt keine Loss of damage. The switching behavior is little influenced. By the cooling device, neither the flow nor the pressure build-up in the switching chamber is significantly affected. The blow-out is performed between parallel flat cooling plates, for example made of materials (metal) with a very small distance (slot). The cooling plate spacing is significantly smaller than typical arc splitter spacing. The short distance ensures a good convective heat transfer from the gas into the surface of the cooling device. Due to the high thermal conductivity, the heat is dissipated quickly from the surface. Melting of the material is avoided. The heat is cached in the plates themselves, which is achieved by a corresponding heat capacity of the plates. Due to the arranged parallel to the flow and planar plates does not occur
Strömungsumlenkung auf; der Druckaufbau wird auf ein Minimum reduziert. Der Flow deflection on; the pressure build-up is reduced to a minimum. Of the
geometrisch einfache Aufbau macht die erfindungsgemäße Anordnung unempfindlicher gegenüber Beschädigungen und Verstopfungen durch die Ausblasung. geometrically simple construction makes the arrangement according to the invention less sensitive to damage and blockages caused by the blow-out.
Metallische Kühlplatten der Kühlvorrichtung können (müssen nicht) leitfähig miteinander verbunden sein. Die Kühlvorrichtung sollte im Strömungsweg hinter einer Metallic cooling plates of the cooling device may (need not) be conductively connected together. The cooling device should be in the flow path behind one
Lichtbogenlöschvorrichtung angeordnet sein. Die Kühlvorrichtung sollte am Ende derArc extinguishing device may be arranged. The cooling device should be at the end of the
Schaltkammer derart angeordnet sein, dass ein über die Lichtbogenlöschvorrichtung hinaus austretender Lichtbogen die Kühlvorrichtung nicht erreicht. Ein solcher Lichtbogen darf an der Kühlvorrichtung keinen Kontakt, keinen Fußpunkt finden. Die Kühlplatten sind relativ dünn ausgeführt und für eine Lichtbogenlöschvorrichtung nicht geeignet. Switching chamber may be arranged such that an over the arc extinguishing device also exiting arc does not reach the cooling device. Such an arc must not find any contact, foot point on the cooling device. The cooling plates are made relatively thin and not suitable for an arc extinguishing device.
Enge Schlitze zwischen den Kühlplatten sorgen für guten Wärmeübergang zwischen Gas und Kühlplatten. Vorteilhaft sind Schlitze in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 mm weit. Die Dimensionierung des Fensters, das heißt Anzahl der Schlitze und Weite und Breite der Schlitze orientiert sich am Ausblasverhalten des konkreten Gerätes. Der gegebene Narrow slots between the cooling plates ensure good heat transfer between gas and cooling plates. Advantageously, slots in the order of 0.1 to 0.5 mm wide. The dimensioning of the window, that is number of slots and width and width of the slots is based on the Ausblasverhalten of the specific device. The given one
Gesamtquerschnitt wird durch die Zahl der Schlitze, durch die Schlitzweite und die Total cross section is determined by the number of slots, by the slot width and the
Schlitzbreite bestimmt. Die Dimensionierung der Kühlvorrichtung ist im Wesentlichen bestimmt vom Schalt verhalten des Installationsgeräts, mit den Kenngrößen Schaltleistung bzw. Nennstrom.
Bevorzugte Ausführungsformen werden im Folgenden kurz aufgezählt Slot width determined. The dimensioning of the cooling device is essentially determined by the switching behavior of the installation device, with the parameters switching capacity and rated current. Preferred embodiments are briefly enumerated below
• Die Durchtrittsöffnungen werden von ebenflächigen Kühlplatten gebildet; die • The openings are formed by flat cooling plates; the
Kühlplatten bilden einen kompakten Stapel als selbsttragende Struktur. Cold plates form a compact stack as a self-supporting structure.
• Die gesamte Schaltgasströmung durchdringt die Durchtrittsöffnungen. Seitliche • The entire flow of switching gas penetrates the passages. lateral
Öffnungen sollen nicht vorhanden sein; evtl. durch entsprechende Abdichtung zu schließen. Openings should not be present; possibly close by appropriate sealing.
• Alle Kühlplatten haben dieselbe Dicke, wobei vorzugsweise eine Dicke von 500 bis 1000 μιη vorgesehen sein kann, wobei das Dickenmaß bei großer • All cooling plates have the same thickness, preferably a thickness of 500 to 1000 μιη may be provided, the thickness of large
Wärmeaufnahmekapazität der Kühlplatten kleinere Werte und bei geringerer Heat absorption capacity of the cooling plates smaller values and lower
Wärmeaufnahmekapazität der Kühlplatten größere Werte annimmt. Heat absorption capacity of the cooling plates assumes larger values.
• Alle Durchtrittsöffnungen sollen aus ebenflächigen Kühlplatten gebildet sein; alle Durchtrittsöffnungen können dieselbe Ausdehnung haben. • All openings should be made of flat cooling plates; all passages can have the same extent.
• Die Durchtrittsöffnungen haben quer zur Strömungsrichtung eine Weite von 100 bis 500 μιη. • The passages have a width of 100 to 500 μιη across the flow direction.
• Die Kühlvorrichtung kann am Gehäuse eines Installationsgeräts lösbar angeordnet oder in das Installationsgerät eingebaut sein. • The cooling device can be detachably mounted on the housing of an installation device or installed in the installation device.
Bei der Materialwahl für die Kühlvorrichtung wird ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gepaart mit hoher Wärmekapazität und ausreichend hoher Schmelztemperatur gewählt. Diese Eigenschaften erfüllen erfindungsgemäß z.B. diverse Stähle (vorzugsweise einfacher In the choice of material for the cooling device, a material with good thermal conductivity paired with high heat capacity and sufficiently high melting temperature is selected. These properties are fulfilled according to the invention e.g. various steels (preferably simpler
Baustahl) und Kupferlegierungen. Aber auch gut wärmeleitfähige Keramiken können im Prinzip zum Einsatz kommen. Die Kühlplattendicke und das Material der Kühlplatten werden so gewählt, dass die Wärme der Ausgasung ohne Schmelzen aufgenommen wird. Structural steel) and copper alloys. But even thermally conductive ceramics can be used in principle. The cooling plate thickness and the material of the cooling plates are chosen so that the heat of the outgassing is absorbed without melting.
Die Kühlplatten können vorzugsweise als kompakter Stapel ausgebildet sein, das bedeutet, dass die Kühlplatten untereinander mechanisch verbunden sind. Mit entsprechenden The cooling plates may preferably be formed as a compact stack, which means that the cooling plates are mechanically connected to each other. With appropriate
Elementen, die seitlich oder zwischen den Kühlplatten angeordnet sind, wird eine präzise Einhaltung der kleinmaßigen Zwischenabstände sichergestellt. In dieser kompakten Form ist der Stapel in das im Schaltstromweg ausgebildete Fenster oder in einen dort ausgebildeten Rahmen einsetzbar. Die gesamte Schaltgasströmung soll den Stapel durchdringen. Der Stapel ist gegen seitliche Öffnungen abgedichtet. Elements that are arranged on the side or between the cooling plates, a precise adherence to the small intermediate distances is ensured. In this compact form, the stack can be inserted into the window formed in the switching current path or into a frame formed there. The entire switching gas flow is to penetrate the stack. The stack is sealed against side openings.
Die metallischen Platten der Kühlvorrichtung können elektrisch leitfähig verbunden sein. Wie schon erwähnt, erzeugt ein Hindernis im Ausblaskanal eine Druckerhöhung, die auf das
Schaltverhalten des Installationsgeräts zurückwirkt. Insbesondere stellen The metallic plates of the cooling device can be electrically conductively connected. As already mentioned, an obstacle in the exhaust duct creates an increase in pressure, which is on the Reverse switching behavior of the installation device. In particular, ask
Strömungsumlenkungen ein solches Hindernis dar. Die vorliegende Anordnung soll mit geringster Druckerhöhung auskommen. Installationsgeräte sind jeweils so ausgelegt, dass die Schaltkammer gegen aktuelle, und von der maximalen Schaltleistung abhängige Flow deflections such an obstacle. The present arrangement should make do with minimal pressure increase. Installation devices are each designed so that the switching chamber against current, and dependent on the maximum switching capacity
Druckerhöhungen unzerstört bleibt. Pressure increases remains intact.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Nach der Erfindung werden Umlenkungen bei der Gasführung vermieden, so dass eine Druckerhöhung auf ein Mindestmaß reduziert ist. Dies erlaubt es, die Kühlvorrichtung auch optional (nach Kundenbedarf) außerhalb des Geräts (der Schaltkammer) vor die According to the invention, deflections are avoided in the gas guide, so that an increase in pressure is reduced to a minimum. This also allows the cooling device optionally (according to customer requirements) outside the device (the switching chamber) before the
Ausblasöffnung zu montieren, ohne relevante Rückwirkungen auf das Schaltverhalten zu bewirken. To mount the blowout without causing any relevant repercussions on the switching behavior.
Durch Vermeidung von Umlenkungen bei der Gasführung wird auch das Verstopfen der Anordnung durch Ablagerungen verringert, im Gegensatz beispielsweise zu feinmaschigen Metallgittern. Eine auch nur partielle Verstopfung kann zu einem erhöhten Druckaufbau führen. By avoiding deflections in the gas guide and the clogging of the assembly is reduced by deposits, in contrast, for example, to fine mesh metal mesh. Even partial blockage can lead to increased pressure build-up.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann prinzipiell in allen elektromechanischen The inventive arrangement can in principle in all electromechanical
Schaltgeräten, die eine nennenswerte Ausblasung erzeugen, eingesetzt werden. Switching devices that produce a significant blow-out, are used.
Vorteilhafterweise kann dies bei Leistungsschaltern, Leitungsschutzschaltern und Advantageously, this may be the case with circuit breakers, circuit breakers and
Motorschutzschaltern geschehen. Motor circuit breakers happen.
• Der Kühlvorgang erfolgt bei gleichzeitig verringertem Druckgefälle. • The cooling process takes place with a simultaneous reduced pressure gradient.
• Die Kühlvorrichtung kann optional am Installationsgerät angebaut werden (z.B. als Zubehör). Die Kühlvorrichtung kann auch in einem Rahmen eingebracht werden, welcher dann an einem Installationsgerät angebaut werden kann. • The cooling device can optionally be mounted on the installation device (for example as an accessory). The cooling device can also be introduced in a frame, which can then be attached to an installation device.
• Ein Sicherheitsabstand zu weiteren, in der Nähe des Installationsgeräts befindlichen leitfähigen Teilen kann verringert werden, da die austretenden Schaltgase soweit deionisiert und gekühlt sind, dass sie nicht mehr leitfähig sind. • A safety distance to other conductive parts located near the installation device can be reduced because the escaping switching gases are deionized and cooled so far that they are no longer conductive.
• Reduzierter Aufwand für die Abschirmung bei Einsatz der Schaltgeräte in engen Gehäusen, Schaltschränken, etc.
Die Erfindung wird in Zeichnungen dargestellt, wobei diese beispielhaft im Einzelnen zeigen: • Reduced shielding effort when using switchgear in tight enclosures, control cabinets, etc. The invention is illustrated in drawings, which show by way of example in detail:
Fig. 1 : Kühlvorrichtung im Schaltgasstrom eines Schaltgeräts und Fig. 2: Kühlvorrichtung im Detail (Schnittdarstellung) 1: cooling device in the switching gas flow of a switching device, and FIG. 2: cooling device in detail (sectional view)
Figur 1 zeigt beispielhaft eine Kühlvorrichtung 10, die in der Klemmenabdeckung (oder in den Ausblaskanal) eines als Leistungsschalter dargestellten Installationsgeräts eingebaut ist. Im Strömungsweg 20, bzw. in der Austrittsöffnung der heißen Schaltgase ist ein Fenster 13 mit engen Durchtrittsöffnungen 17, 18 aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Wärmekapazität anordnet. Die Kühlvorrichtung wird vom Schaltgasstrom 20 aus der Schaltkammer 11 durchströmt. Brennende Lichtbögen sollen die Kühlvorrichtung nicht erreichen können. Die Befestigung im Installationsgerät kann derart sein, dass die FIG. 1 shows by way of example a cooling device 10 which is installed in the terminal cover (or in the blow-out channel) of an installation device shown as a circuit breaker. In the flow path 20, or in the outlet opening of the hot switching gases, a window 13 with narrow passage openings 17, 18 of a material of high thermal conductivity and high heat capacity is arranged. The cooling device is flowed through by the switching gas flow 20 from the switching chamber 11. Burning arcs should not be able to reach the cooling device. The attachment in the installation device may be such that the
Kühlvorrichtung einen integralen Bestandteil des Geräts bildet, oder aber die Kühlvorrichtung kann lösbar am Gehäuse des Installationsgeräts anbringbar sein. Entsprechende Cooling device forms an integral part of the device, or the cooling device may be detachably attachable to the housing of the installation device. Appropriate
Befestigungsmittel nicht gezeigt, können jedoch beispielsweise aus Schraub Verbindungen bestehen. Fixing means not shown, but may for example consist of screw connections.
Figur 2 ist eine Schnittdarstellung, wobei die Kühlvorrichtung 10 senkrecht in der Mitte geschnitten ist (mit Bezugszeichen 12 als Schnittebene). Zwischen den Durchtrittsöffnungen 17 sind quer zur Strömungsrichtung 20 Kühlplatten 15 angeordnet und bilden den Figure 2 is a sectional view with the cooling device 10 cut perpendicularly in the middle (with reference numeral 12 as the cutting plane). Between the passage openings 17 are arranged transversely to the flow direction 20 cooling plates 15 and form the
Kühlplattenstapel. Die Lage der Kühlplatten 15 kann horizontal (wir nach Figur) oder vertikal sein. In der zeichnerisch dargestellten Ausführung nach Fig. 2 befinden sich dreiundzwanzig Kühlplatten, die zusammen mit dem Rahmen 14 nach Masse, Volumen und Material die Wärmekapazität der Kühlvorrichtung bilden. Zwischen den Kühlplatten sind zweiundzwanzig Schlitze 17 ausgebildet. Cooling plate stack. The location of the cooling plates 15 may be horizontal (as shown in FIG.) Or vertical. In the illustrated embodiment of FIG. 2 there are twenty-three cooling plates which, together with the frame 14, form the heat capacity of the cooling device in terms of mass, volume and material. Twenty-two slots 17 are formed between the cooling plates.
Alle Kühlplatten 15 haben dieselbe Dicke 16. Vorzugsweise soll die Dicke 16 eine Größe zwischen 500 bis 1000 μιη haben. Für besondere Anwendungsfälle kann die Dicke auch in einem schmaleren Bereich von 700 bis 900 μιη gewählt werden. All cooling plates 15 have the same thickness 16. Preferably, the thickness 16 should have a size between 500 to 1000 μιη. For special applications, the thickness can be selected in a narrower range of 700 to 900 μιη.
Alle Durchtrittsöffnungen, die als flache, ebenflächige Schlitze 17 ausgebildet sind, haben bezüglich Weite 18 und Breite 19 dieselbe Ausdehnung. Die Schlitzweite 18 quer zur Strömungsrichtung 20 und quer zur Ausrichtung der Kühlplatten kann jeweils nach zu
erwartenden Gasmassestrom abgestuft betragen: 100 bis 500 μιη, oder 250 bis 400 μιη, oder noch enger 200 bis 300 μιη. Der Gesamtquerschnitt der Durchtrittsöffhungen ist im All passage openings, which are formed as flat, planar-shaped slots 17, have the same extent with respect to width 18 and width 19. The slot width 18 transverse to the flow direction 20 and transversely to the orientation of the cooling plates can each according to Expected gas mass flow graded amount: 100 to 500 μιη, or 250 to 400 μιη, or even narrower 200 to 300 μιη. The total cross section of the passage openings is in
Wesentlichen bestimmt durch und abhängig von Schaltleistung bzw. Nennstrom des Essentially determined by and dependent on switching capacity or rated current of
Installationsgeräts. Der Gesamtquerschnitt der Durchtrittsöffhungen der zeichnerisch in Fig. 2 dargestellten Ausführung hat eine Größenordnung von 300 mm2, wenn als Weite = 0,2 mm, als Breite = 20 mm und die Anzahl mit 22 zugrunde gelegt wird. Installation device. The overall cross-section of the passage openings of the design illustrated in FIG. 2 has an order of magnitude of 300 mm 2 , if the width = 0.2 mm, the width = 20 mm and the number 22 is used.
Bezugszeichen reference numeral
10 Kühlvorrichtung 10 cooling device
11 Schaltkammer 11 switching chamber
12 Schnittebene 12 cutting plane
13 Fenster 13 windows
14 Rahmen 14 frames
15 Kühlplatte 15 cooling plate
16 Plattendicke 16 plate thickness
17 Schlitz 17 slot
18 Schlitz weite 18 slots wide
19 Schlitzbreite 19 slot width
20 Schaltgasstrom
20 switching gas flow
Claims
1. Kühlvorrichtung für nach einem Schaltvorgang in elektrischen Installationsgeräten, insbesondere in Niederspannungs-Leistungsschaltern, auftretende Schaltgase, wobei im Strömungsweg der Schaltgase ein Fenster (13) mit engen Durchtrittsöffnungen (17) anordnet ist, und das Fenster (13, 19) aus einem metallischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und/oder hoher Wärmekapazität ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Fenster die Durchtrittsöffnungen (17) aus ebenfiächigen und parallel zur Strömungsrichtung (20) der Schaltgase ausgerichteten Kühlplatten (15) gebildet sind. 1. Cooling device for after a switching operation in electrical installation equipment, especially in low-voltage circuit breakers, occurring switching gases, wherein in the flow path of the switching gases a window (13) with narrow passage openings (17) is arranged, and the window (13, 19) of a metallic Material is formed with high thermal conductivity and / or high heat capacity, characterized in that in the window, the passage openings (17) from ebenfiächigen and parallel to the flow direction (20) of the switching gases aligned cooling plates (15) are formed.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten (15) in Form einer selbsttragenden Struktur einen kompakten Stapel bilden. 2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the cooling plates (15) form a compact stack in the form of a self-supporting structure.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten (15) aus einer Stahl- oder Kupferlegierung bestehen. 3. Cooling device according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling plates (15) consist of a steel or copper alloy.
4. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kühlplatten (15) dieselbe Dicke (16) haben. 4. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that all the cooling plates (15) have the same thickness (16).
5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten (15) eine Dicke (16) von 500 bis 1000 μιη haben, vorzugsweise von 700 bis 900 μιη. 5. Cooling device according to claim 4, characterized in that the cooling plates (15) have a thickness (16) of 500 to 1000 μιη, preferably from 700 to 900 μιη.
6. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Durchtrittsöffnungen (17) bezüglich Weite (18) und Breite (19) dieselbe Ausdehnung haben. 6. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that all passage openings (17) with respect to width (18) and width (19) have the same extent.
7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (17) quer zur Strömungsrichtung und quer zur Ausrichtung der Kühlplatten eine Weite (18) von 100 bis 500 μιη haben. 7. Cooling device according to claim 6, characterized in that the passage openings (17) transversely to the flow direction and transversely to the orientation of the cooling plates have a width (18) of 100 to 500 μιη.
8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) am Gehäuse eines Installationsgeräts lösbar angeordnet ist.
8. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (10) is detachably arranged on the housing of an installation device.
9. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) im Gehäuse eines Installationsgeräts integriert ist. 9. Cooling device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cooling device (10) is integrated in the housing of an installation device.
10. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) im Strömungsweg (20) hinter einer 10. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (10) in the flow path (20) behind a
Lichtbogenlöschvorrichtung angeordnet ist.
Arc extinguishing device is arranged.
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